CN105368498A - 一种固定床加压连续气化制水煤气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固定床加压连续气化制水煤气的方法,包括以下步骤:原料由料仓进入气化炉;来自空分的氧气和来自管网及自产的蒸汽,进入混合罐中混合(即气化剂),温度控制到150~200℃进入炉底灰渣层,经过灰渣层换热后依次进入氧化层和还原层,温度降至450~550℃时由气化炉顶送出;灰渣经过气化剂吸收显热后温度降至200~250℃排入灰锁斗;气化后的煤气,经过双旋风分离器进行除尘,经过双旋风分离器后的水煤气进入显热回收器,温度降至150℃左右,同时副产低压蒸汽,150℃的水煤气经过空冷器和水冷器,温度降至40℃,再通过静电除尘器,除尘后含尘量低于20mg/Nm3的水煤气送往后续工段。本发明从根本上解决固定床间歇气化和常压固定床纯氧(富氧)连续气化的环保问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种水煤气的生产方法,具体涉及一种固定床加压连续气化制水煤气的方法。
背景技术
随着我国经济的快速发展,环保问题尤其是大气污染物排放问题日益严峻,国家和各部委以及地方政府对煤化工的环保要求都达到新的高度。固定床间歇气化已被列入《产业结构调整指导目录》中限制类,不少企业开始对固定床间歇气化进行改造,以纯氧或富氧作为气化剂实现连续气化。虽然解决了吹风气排放的问题,但是常压气化开停车和事故放空因压力过低,只能无组织排放,气体排放问题没有根本解决。
传统的间歇气化炉炉体的高径比较低,气体在炉内的停留时间短,使得气化反应不充分,灰渣中残炭含量高,气化效率低。同时吹风气带走的热量损失较大,冷煤气效率低。
传统的常压气化制水煤气工艺存在以下问题:(1)水煤气除尘和降温采用水和气直接接触的洗气塔,造成大量的造气循环水,耗电量大,且新鲜水耗量大;(2)常压气化生产的水煤气压力低,后续需要升压作为化工产品原料气,压缩功相对较大;(3)常压气化强度低,气化炉数量多,配套水煤气储气设施(气柜)、造气循环水处理和罗茨风机等,流程繁琐、占地大。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统固定床常压气化中的环保性能差、生产效率低、综合能耗大、投资高、占地大等问题,提供一种环境友好、节能高效、节约占地的固定床加压连续气化制水煤气的工艺。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案为:
一种固定床加压连续气化制水煤气的方法,包括以下步骤:
A:原料由料仓进入气化炉内;
B:来自空分的氧气和来自界外的蒸汽在混合罐中混合(即气化剂),温度控制到150~200℃,气化剂进入炉底灰渣层,经过灰渣层换热后依次进入氧化层和还原层,进行氧化还原反应产生水煤气,水煤气再依次向上经过干馏层和干燥层,温度降至450~550℃时由气化炉顶送出;
氧化层和还原层中主要化学反应有:
C+O2=CO2+Q
2C+O2=2CO+Q
C+CO2=2CO-Q
C+H2O=CO+H2–Q
2CO+O2=2CO2+Q
CO+H2O=CO2+H2+Q
CO+3H2=CH4+H2O+Q
C:灰渣经过气化剂吸收显热后温度降至200~250℃;
D:气化后的煤气,经过双旋风分离器进行除尘,经过双旋风分离器后的水煤气进入显热回收器,温度降至150℃,同时副产低压蒸汽,150℃的水煤气经过空冷器和水冷器,温度降至40℃,再通过静电除尘器送出水煤气。
优选地,所述步骤A中的原料为无烟块煤、焦炭或兰炭。
优选地,所述步骤A中原料由料仓进入自动加焦机,自动定时、定量加入气化炉顶部煤锁,煤锁冲压至与气化炉压力相同时,打开煤锁下阀,煤通过重力进入气化炉内。
优选地,所述步骤B中气化剂为来自空分的氧气和来自管网及自产的蒸汽,经计量和比例调节进入混合罐中混合。
优选地,所述步骤B中气化剂从气化炉底部由炉篦均匀布气进入炉底灰渣层。
优选地,所述步骤C中降温后的灰渣由炉篦周期性排入灰锁斗。
优选地,所述步骤D中经静电除尘器送出水煤气的含尘量低于20mg/Nm3。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)从根本上解决固定床间歇气化和常压固定床纯氧(富氧)连续气化的环保问题,对环境友好。
(a)本发明为固定床加压连续气化,取消了固定床间歇气化过程中的吹风气,同时解决了常压固定床纯氧或富氧连续气化开停工及事故状态无组织排放问题,从根本上解决气体排放问题。
(b)气化温度高,冷凝液除盐后可循环利用,无污水排放,环境友好。
(c)采用双旋风除尘器和静电除尘技术,采用显热回收器、复合空冷及间歇水冷煤气冷却技术,取消常压气化的洗气塔及造气循环水处理装置,无造气污水排放。
(d)连续制气,正常生产时无连续运行的空气鼓风机,有效控制装置噪音。
(2)碳转化率高、气化效率高、有效降低电耗、水耗,节能高效。
(a)通过增加气化炉高径比和使用纯氧气化,使得煤气在炉膛中停留时间增加,反应更加充分,灰渣中残炭含量低(残炭<5%),同时有效降低炉顶带出物,降低原料煤消耗。
(b)相对间歇气化,由于吹风气带走热量损失较大(包括吹风气的显热、潜热及煤粉的潜热),连续气化没有吹风气,冷煤气效率大大提高。
(c)加压气化,有效降低后续工段的压缩功,用电负荷大为降低。同时取消了空气鼓风机、造气循环热水及冷水泵产生的电耗。
(d)取消水洗塔,取消造气循环水平流池,有效降低水耗。
(e)综合能耗相对固定床间歇气化降低20~30%,相对常压固定床纯氧连续气化降低10~15%。
(3)气化强度大,单炉发气量为间歇气化炉2.5~3倍,为常压固定床纯氧连续气化1.3~1.6倍,相同规模气化炉数量大为降低。
(4)相同规模气化炉数量降低,同时取消常压气化配套水煤气储气设施(气柜)、造气循环水处理和罗茨风机等,有效节约投资和占地。
(5)流程简洁,易于操作,全自动化控制,提高工作效率。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识,用以较佳的实施例及附图配合详细的说明,说明如下:
实施例1:以无烟煤为原料,制取50000Nm3/h水煤气。
无烟煤主要指标如下:
(1)根据计算需要原料煤:23.5t/h;原料氧气(99.6v%):11500Nm3/h;水蒸气:29.5t/h。
(2)气化压力:0.098MPaG。
(3)需要气化炉数量:4台,实取4开1备。
(4)原料煤由料仓进入自动加焦机,自动定时、定量加入气化炉顶部煤锁,煤锁冲压至与气化炉压力相同时,打开煤锁下阀,煤通过重力进入气化炉内。
(5)来自空分的氧气和来自管网及自产的蒸汽,经计量和比例调节进入混合罐中混合,温度控制到150~200℃从气化炉底部由炉篦均匀布气进入炉底灰渣层,经过灰渣层换热后依次进入氧化层和还原层,进行氧化还原反应产生水煤气,水煤气再依次向上经过干馏层和干燥层,温度降至450~550℃时由气化炉顶送出。
水煤气组成如下(干基):
分项 | CO2 | O2 | CO | H2 | N2 | CH4 | CO+H2 | H2S |
mol% | 18 | 0.2 | 42 | 38 | 0.2 | 1.6 | ≥80% | ~2g/Nm3 |
(6)灰渣经过气化剂吸收显热后温度降至200~250℃,由炉篦周期性排入灰锁斗,炉渣量约为3.2t/h。
(7)气化后的煤气约50000Nm3/h,经过双旋风分离器进行除尘,除尘效果可达95%。经过双旋风分离器后的水煤气进入显热回收器,温度降至150℃左右,同时副产0.15MPaG低压蒸汽供气化用。150℃的水煤气经过空冷器和间接水冷器,温度降至40℃,再经过静电除尘器,除尘后含尘量低于20mg/Nm3的水煤气送往后续工段。
(8)在实例1中,本发明相对常压固定床纯氧连续气化,节省1台气化炉,节省1台煤气柜及附属设施,节省1套造气循环水处理***,节省3~4台罗茨风机,同时节约电耗约1500kW·h,节约水耗20t/h,节省占地约12亩。
实施例2:以焦炭为原料,制取106000Nm3/h水煤气。
原料焦炭主要指标如下:
(1)根据计算,需要原料焦炭:47.7t/h;原料氧气(99.6v%):24500Nm3/h;水蒸气:63t/h。
(2)气化压力:0.098MPaG。
(3)需要气化炉数量:8台,实取8开1备。
(4)原料煤焦炭由料仓进入自动加焦机,自动定时、定量加入气化炉顶部煤锁,煤锁冲压至与气化炉压力相同时,打开煤锁下阀,焦炭通过重力进入气化炉内。
(5)来自空分的氧气和来自管网及自产的蒸汽,经计量和比例调节进入混合罐中混合,温度控制到150~200℃从气化炉底部由炉篦均匀布气进入炉底灰渣层,经过灰渣层换热后依次进入氧化层和还原层,进行氧化还原反应产生水煤气,水煤气再依次向上经过干馏层和干燥层,温度降至450~550℃时由气化炉顶送出。
水煤气组成如下(干基):
分项 | CO2 | O2 | CO | H2 | N2 | CH4 | CO+H2 | H2S |
mol% | 17 | 0.2 | 42.5 | 38.5 | 0.2 | 1.6 | ≥81% | ~1g/Nm3 |
(6)灰渣经过气化剂吸收显热后温度降至200~250℃,由炉篦周期性排入灰锁斗,炉渣量约为6.7t/h。
(7)气化后的煤气约106000Nm3/h,经过双旋风分离器进行除尘,除尘效果可达95%。经过双旋风分离器后的水煤气进入显热回收器,温度降至150℃左右,同时副产0.2MPaG低压蒸汽供气化用。150℃的水煤气经过空冷器和间接水冷器,温度降至40℃,再经过静电除尘器,除尘后含尘量低于20mg/Nm3的水煤气送往后续工段。
(8)在实例2中,本发明相对常压固定床纯氧连续气化,节省2台气化炉,节省1台煤气柜及附属设施,节省1套造气循环水处理***,节省5~6台罗茨风机,同时节约电耗约3000kW·h,节约水耗40t/h,节省占地约15亩。
实施例3:以兰炭为原料,制取42000Nm3/h水煤气。
原料兰炭主要指标如下:
(1)根据计算,需要原料兰炭:20t/h;原料氧气(99.6v%):9600Nm3/h;水蒸气:25t/h。
(2)气化压力取0.098MPaG。
(3)需要气化炉数量:3台,实取3开1备。
(4)原料煤兰炭由料仓进入自动加焦机,自动定时、定量加入气化炉顶部煤锁,煤锁冲压至与气化炉压力相同时,打开煤锁下阀,焦炭通过重力进入气化炉内。
(5)来自空分的氧气和来自管网及自产的蒸汽,经计量和比例调节进入混合罐中混合,温度控制到150~200℃从气化炉底部由炉篦均匀布气进入炉底灰渣层,经过灰渣层换热后依次进入氧化层和还原层,进行氧化还原反应产生水煤气,水煤气再依次向上经过干馏层和干燥层,温度降至450~550℃时由气化炉顶送出。
水煤气组成如下(干基):
分项 | CO2 | O2 | CO | H2 | N2 | CH4 | CO+H2 | H2S |
mol% | 21 | 0.2 | 39 | 38 | 0.3 | 1.5 | ≥77% | ~1g/Nm3 |
(6)灰渣经过气化剂吸收显热后温度降至200~250℃,由炉篦周期性排入灰锁斗,炉渣量约为2.5t/h。
(7)气化后的煤气约42000Nm3/h,经过双旋风分离器进行除尘,除尘效果可达95%。经过双旋风分离器后的水煤气进入显热回收器,温度降至150℃左右,同时副产0.2MPaG低压蒸汽供气化用。150℃的水煤气经过空冷器和间接水冷器,温度降至40℃,再经过静电除尘器,除尘后含尘量低于20mg/Nm3的水煤气送往后续工段。
(8)在实例3中,本发明相对常压固定床纯氧连续气化,节省1台气化炉,节省1台煤气柜及附属设施,节省1套造气循环水处理***,节省3~4台罗茨风机,同时节约电耗约1300kW·h,节约水耗17t/h,节省占地约10亩。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (7)
1.一种固定床加压连续气化制水煤气的方法,其特征在于:包括以下步骤:
A:原料由料仓进入气化炉内;
B:来自空分的氧气和来自管网及自产的蒸汽在混合罐中混合(即气化剂),温度控制到150~200℃,气化剂进入炉底灰渣层,经过灰渣层换热后依次进入氧化层和还原层,进行氧化还原反应产生水煤气,水煤气再依次向上经过干馏层和干燥层,温度降至450~550℃时由气化炉顶送出;
C:灰渣经过气化剂吸收显热后温度降至200~250℃;
D:气化后的煤气,经过双旋风分离器进行除尘,经过双旋风分离器后的水煤气进入显热回收器,温度降至150℃,同时副产低压蒸汽,150℃的水煤气经过空冷器和水冷器,温度降至40℃,再通过静电除尘器送出水煤气。
2.如权利要求1所述的一种固定床加压连续气化制水煤气的方法,其特征在于:所述步骤A中的原料为无烟块煤、焦炭或兰炭。
3.如权利要求1所述的一种固定床加压连续气化制水煤气的方法,其特征在于:所述步骤A中原料由料仓进入自动加焦机,自动定时、定量加入气化炉顶部煤锁,煤锁冲压至与气化炉压力相同时,打开煤锁下阀,煤通过重力进入气化炉内。
4.如权利要求1所述的一种固定床加压连续气化制水煤气的方法,其特征在于:所述步骤B中气化剂为来自空分的氧气和来自管网及自产的蒸汽,经计量和比例调节进入混合罐中混合。
5.如权利要求1所述的一种固定床加压连续气化制水煤气的方法,其特征在于:所述步骤B中气化剂从气化炉底部由炉篦均匀布气进入炉底灰渣层。
6.如权利要求1所述的一种固定床加压连续气化制水煤气的方法,其特征在于:所述步骤C中降温后的气化剂由炉篦周期性排入灰锁斗。
7.如权利要求1所述的一种固定床加压连续气化制水煤气的方法,其特征在于:所述步骤D中经静电除尘器送出水煤气的含尘量低于20mg/Nm3。
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